kernel定時(shí)器

1、定時(shí)器的分析徐駿王崢嶸第1頁(yè)20198291一一概述概述何為定時(shí)器？何為定時(shí)器？定時(shí)器（timer）是unix中提供的一種定時(shí)服務(wù)的機(jī)制。它所起的作用是在某個(gè)特定的時(shí)間喚醒某個(gè)進(jìn)程來(lái)做一些工作。用到定時(shí)器的unix指令有sleepat…etc.在windows95windows98中也有類似的機(jī)制。在硬件中，有一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，可以稱為硬時(shí)鐘。同時(shí)，linux還維護(hù)一個(gè)軟件時(shí)鐘稱為軟時(shí)鐘。軟時(shí)鐘使用jiffies這個(gè)全程變量來(lái)維持服務(wù)。使用

2、兩套時(shí)鐘的原因是因?yàn)橛矔r(shí)鐘的讀取太麻煩。所消耗的時(shí)間太長(zhǎng)。Os通過(guò)跟蹤軟時(shí)鐘來(lái)提供定時(shí)服務(wù)。并在每次開(kāi)機(jī)時(shí)，軟時(shí)鐘讀取一次硬時(shí)鐘，此后各不相關(guān)。定時(shí)器服務(wù)過(guò)程簡(jiǎn)介。定時(shí)器服務(wù)過(guò)程簡(jiǎn)介。定時(shí)器的初始化過(guò)程在開(kāi)機(jī)時(shí)就初始化完畢。（詳細(xì)分析見(jiàn)后）要求軟件定時(shí)服務(wù)的進(jìn)程（如sleepat）申請(qǐng)timer資源，申請(qǐng)成功后它將它所對(duì)應(yīng)的timer加入到timer_list鏈表中，并把這個(gè)定時(shí)器的timeout值交給timerexpirestimer

3、fn()對(duì)應(yīng)與該進(jìn)程的定時(shí)服務(wù)程序。隨著時(shí)鐘硬中斷的發(fā)生，timerexpires越來(lái)越小，當(dāng)expires=jiffies時(shí)（也就是說(shuō)，到了定時(shí)服務(wù)的預(yù)定時(shí)間，當(dāng)最后一次時(shí)間中斷發(fā)生時(shí)，激活該定時(shí)器，轉(zhuǎn)入定時(shí)器中斷處理程序，并把定時(shí)服務(wù)程序放入bottom_half（一個(gè)中斷響應(yīng)的緩沖機(jī)制）刪除該定時(shí)器。然后中斷返回。在bottom_half緩沖區(qū)中的定時(shí)服務(wù)程序由sched.c中的調(diào)度算法決定何時(shí)執(zhí)行（一般馬上就執(zhí)行）。分析簡(jiǎn)介分析

4、簡(jiǎn)介綜觀定時(shí)器的整個(gè)流程，我決定把我的分析分成3個(gè)部分：1.定時(shí)器的初始化過(guò)程。2.定時(shí)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及定時(shí)服務(wù)程序的主體。3.定時(shí)器的輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及他們所起的作用。備注：本文使用redhat2.0.34的代碼，故與原文可能有出入，請(qǐng)諒解。本文參考:linux電子書(shū)籍linuxtalking李善平老師的講義（linux2）。。定時(shí)器的分析徐駿王崢嶸第3頁(yè)20198293在time.c中，Linux首先定義了函數(shù)“timer_inter

5、rupt()”函數(shù)，本文后續(xù)部分將會(huì)再提到此函數(shù)，這兒，只需知道該函數(shù)就是時(shí)鐘中斷服務(wù)程序。接著，time.c中又定義了irqaction結(jié)類型的變量irq0:staticstructirqactionirq0=timer_interrupt00“timer“NULLNULL其中structirqaction結(jié)構(gòu)在interrupt.h中被定義，它包含與中斷服務(wù)程序有關(guān)的一些信息，如處理中斷的函數(shù)入口地址（即第一項(xiàng)：void(hler)

6、(intvoidstructpt_regs)）。除timer_inmterrupt()外，time.c中還定義了pentium_timer_interrupt（），這個(gè)函數(shù)與timer_inmterrupt相類似，但另外保存了中斷服務(wù)程序發(fā)生時(shí)的一些信息。最后，time.c定義了time_init()函數(shù)，該函數(shù)用一個(gè)宏（#ifndefCONFIG_APM與#endif對(duì)）包括如計(jì)算機(jī)中有CPUhardwaretimecounter時(shí)須

7、編譯的指令，它包括將中斷處理改為pentium_timer_interrupt（），最后，調(diào)用setup_x86_irq(0設(shè)置中斷向量。二：轉(zhuǎn)入二：轉(zhuǎn)入init進(jìn)程進(jìn)程start_kernel()在設(shè)置完irq0時(shí)間3中斷向量后，繼續(xù)各方面的初始化工作，且在此函數(shù)末尾調(diào)用：kernel_thread(initNULL0)在初始化進(jìn)行順利的前提下，函數(shù)必將執(zhí)行到這一步。kernel_thread(程序名，參數(shù)，環(huán)境變量)是一個(gè)匯編語(yǔ)言函

8、數(shù)。只有在核心態(tài)運(yùn)行，且沒(méi)有調(diào)用過(guò)execve()的進(jìn)程，才可使用該函數(shù)。kernel_thread()利用linuxi386的系統(tǒng)調(diào)用（第0X80號(hào)）創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程。該系統(tǒng)調(diào)用返回后，可比較esp寄存器和esi寄存器的值來(lái)判斷父、子進(jìn)程。父進(jìn)程通過(guò)kernel_thread()函數(shù)返回，執(zhí)行task[0]進(jìn)程。子進(jìn)程則調(diào)用由參數(shù)“程序名”指定的程序。系統(tǒng)轉(zhuǎn)入init進(jìn)程。首先，init（）調(diào)用kernel_thread(bdflush

9、NULL0)創(chuàng)建后臺(tái)進(jìn)程bdflush。bdflush（fsbuffer）不斷循環(huán)寫(xiě)出文件系統(tǒng)緩沖區(qū)中“臟”的內(nèi)容。接著，用調(diào)用函數(shù)init_swap_timer()，這個(gè)函數(shù)設(shè)置定時(shí)時(shí)鐘表（timer_table）的SWAP_TIMER表項(xiàng)，并設(shè)定時(shí)鐘中斷響應(yīng)函數(shù)為“swap_tick”，在源代碼中為：timer_table[SWAP_TIMER].expires=0timer_table[SWAP_TIMER].fn=swap_ti

10、cktimer_active|=(1SWAP_TIMER)關(guān)于timer_table的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在下節(jié)有較詳細(xì)的討論。swap_tick函數(shù)在每個(gè)時(shí)間片滿時(shí)被調(diào)用，它首先判斷是否freepage不夠或swap間隔時(shí)間到，若是的話，喚醒睡眠在kswapd_awake隊(duì)列的進(jìn)程并告訴CPU需要重新調(diào)度。在該程序末尾，程序執(zhí)行：timer_active|=(1SWAP_TIMER)它再次激活timer_table[SWAP_TIMER]表項(xiàng)，